瞬态抑制二极管的详细介绍和使用指导

1、瞬态抑制二极管的详细介绍和使用指导一、瞬态现象的危害什么是瞬态现象？瞬态电压是由电能释放的短时高电压，通常在储存的能量突然释放，或有较重的电感负载或雷击等其它诱因时产生。在电气或电子电路中，可以通过开关控制方法预先释放该能量，也可以将其随机导入外部电源电路中。反复瞬变现象通常在操作电机、发电机或在开/关反馈电路元件时产生。而随机瞬变现象则通常在雷击或静电放电（ESD）时产生。雷击和静电放电的发生是无法预测的，所以需要进行精密的监测以准确测算，尤其在电路板层面可能发生上述情况的时候更需注意。许多电子标准组使用公认的监测手段或测试方法对瞬变电压的产生进行了分析研究。下表列举了瞬变现象的一些重要特征

2、。雷击25kV20kA10口s1ms开/关600V500A50口s500ms电磁脉冲1kV10A20ns1msESD15kV30A1ns100ns表1:瞬变源及其量值示例瞬变电压峰值的特性如下图所示，雷击和静电放电形成的瞬变电压峰值通常会形成一条双指数”波形图1:雷击的瞬变波形图2:静电放电的测试波形雷击的指数生成时间在1.2微秒至10微秒之间（基本为10%至90%），持续时间在50微秒至1000微秒之间（峰值的50%）。而静电放电持续的时间则相对而言短很多。生成时间小于1.0毫微秒。持续总时间约为100纳秒。为什么瞬变现象越来越多地受到关注？产品的小型化趋势使得产品对电气应力日益敏感。以微处

3、理器为例，其结构和导电通路无法处理由静电放电瞬变现象产生的强电流。因为这类产品的操作电压非常低，所以必须控制电压干扰以防设备断路、潜在隐患或灾难性事件的发生。目前，敏感微处理器广泛应用于各类设备之中。从家用电器（例如洗碗机）至工业控制设备，甚至玩具都使用微处理器来提高性能和功效。大部分汽车也使用多重电子系统来控制发动机、空调、刹车系统，部分汽车还将其用于控制转向、牵引和安全系统。应用设备和汽车内的很多附件或支持产品（例如电机或配件）都有可能产生危害整个系统的瞬变现象。因此，缜密的电路设计不仅要考虑自然环境的影响，还需要注意相关产品存在的潜在威胁。下表2列举了不同产品的技术弱点。VMOS30-1

4、800MOSFET100-200GaAsFET100-300EPROM100JFET140-7000CMOS250-3000肖特基二极管300-2500双极晶体管380-7000SCR680-1000表2:设备的临界电压范围。二、瞬态电压现象静电放电（ESD）静电放电通常生成时间很快，峰值电压和电流可达到非常高的值。此种能量由物体间不平衡的正负电荷产生。日常活动中的静电放电足以超过标准半导体技术中的瞬态临界点。以下是几个例子:?人走过地毯:35kVRH=20%;1.5kVRH=65%?人走过塑胶地板:12kVRH=20%;250VRH=65%?在长椅上工作的工人:6kVRH=20%;100VR

5、H=65%?塑胶信封:7kVRH=20%;600VRH=65%?从桌子上拿起的塑料袋:20kVRH=20%;1.2kVRH=65%雷击引起的瞬变现象尽管直击雷的破坏力显而易见，可是由雷击引起的瞬态现象并非由直击雷造成发生雷击时产生的磁场，会造成附近的电缆线发生高量值瞬态。云层间的雷击对地面和埋在地下的电缆都会产生影响。即使雷击发生在1英里（1.6公里）以外的地方，依然可在电缆上产生70伏的电压。而云层对地面的雷击所产生的瞬态电压的（如右图所示）则更大。下图显示了典型的由雷击干扰引发的电流波。感应负载开关电感负载开关可产生能量很高且量值不断增加的瞬态电压。当电感负载关闭的时候，断裂的磁场被转化为

6、双指数瞬态形式的电能。根据不同的产生源，瞬态现象可产生数百伏的电压和数百安培的电流，持续时间可达400毫秒。典型的电感瞬态产生源包括:?发电机?电机这些实例在电气和电子系统中应用广泛。由于各种应用的负载各不相同，实际瞬态现象产生的波形、持续时间、峰值电流和峰值电压也都不同。只要估算出这些可变量值，就能够选用合适的抑制器技术。右图展示的是由汽车充电系统的交流发电机中聚集的能量引发的瞬态现象。汽车的其它直流电机也可能会引发类似的瞬态现象。例如电子锁、座椅和窗户等直流电机电子设备。使用直流电机的不同应用设备都可以产生瞬态现象，它与由外界因素产生的瞬态现象一样，都会对敏感电子组件造成危害。三、瞬态抑制

7、（TVS）二极管的术语和定义电撬设备该类抑制器具有“电撬”特性，通常与4层NPNP硅控双极装置或等离子气体/GDT装置有关。一旦达到阈值或转折电压，则电流的进一步增加将导致设备快速导电，其正向电压降仅为几伏。实质上，线路在发生瞬态现象时将处于暂时的“短路”状态。工作温度范围设备应用电路的最低和最高环境工作温度。工作温度不能对邻近元件造成影响，这是设计人员必须考虑的一个参数。电容允许电路元件储存电荷的电路元件属性。在电路保护中，断态电容通常是在频率1MHz、偏压2V下测得的。反向断态电压（VR）对单向瞬态抑制二极管而言，在无大电流的情况下，这是可用于闭锁方向的最大峰值电压。对双向瞬态而言，它适应

8、于任一方向。其含义与最大断态电压和最高工作电压相同。击穿电压（VBR）在指定的直流测试电流下测得的击穿电压，通常为1mA。通常会说明最大与最小值。峰值脉冲电流（IPP）可重复施加的最大脉冲电流。若经说明，通常可以是10 x1000口s双指数波形，也可以是8x20口s。最大钳位电压（VC或VCI）在出现最大峰值脉冲电流时，可从保护器上测得的最大电压。峰值脉冲功率（PPP）以瓦或千瓦表示，1ms指数瞬态值（请参阅第23页的图1），是Ipp和Vcl的乘积。四、瞬态抑制二极管选型表定义电路工作参数直流或交流电路中的正常工作电压类型:所需装置类型:单向双向正常工作电压（单位：伏特）:最大瞬态电流（Ipp

9、）:最大钳位电压（Vc）:所需峰值反向浪涌额定功率:产品安装类型（封装）:工作温度:适合该应用的窄瞬态抑制二极管系列请考虑以下几个关键参数：:反向断态电压（VR）:设备VR应达到或高于待保护电路（或部分电路）的峰值工作水平。这是为了确保瞬态抑制二极管不会抑制电路驱动电压。峰值脉冲电流（IPP）:峰值脉冲电流（Ipp）可确定瞬态抑制二极管在不受损时可以承受的最大电流值。所需的Ipp必须为峰值瞬态电压除以电源阻抗所得的值。注意：瞬态抑制二极管在发生短路时会失效；如果瞬态抑制二极管因发生瞬态现象而出现故障，则仍然可对电路进行保护。最大钳位电压（VC）:它是根据10X1000us指数波形，在遇到峰值脉

10、冲电流（Ipp）时，瞬态抑制二极管中将会出现的峰值电压。各系列数据表中的电气特性表已规定了每个瞬态抑制二极管的VC值。检验环境工作参数确保实际应用电压低于或等于设备的断态电压，并且工作温度位于装置的指定范围内。检查装置的安装方式和尺寸请参考各系列对应的数据表里的尺寸图。在实际应用中测试所选装置在测试和检验Littelfuse装置是否适用于您产品的过程中如需任何帮助，请联系Littelfuse。我们拥有齐全的产品检测实验设备及专业技术，可为您提供帮助。五、什么是瞬态抑制二极管?瞬态抑制二极管是用于保护敏感型电子设备免受高电压瞬变损害的电子元件。与大多数其他类型的电路保护设备相比，它们可更快地应对

11、过电压现象，可提供各类表面贴装和通孔电路板安装型号。该产品通过截面积大于常规二极管的p-n结将电压限制在一定范围（称为钳位”装置），可以将较大电流导向地面，因此不会对元件造成持续损坏。瞬态抑制二极管通常用于保护传输或数据线路以及电子电路，使其免受雷击、感应负载开关和静电放电等引起的电气过压损害。Littelfuse瞬态抑制二极管适用于多种电路保护应用，但主要应用于保护电信、工业设备、计算机和消费电子产品中的输入/输出接口。Littelfuse瞬态抑制二极管的特性包括:?增量浪涌电阻较低?可提供单向和双向极性?反向断态电压介于5至512V之间?符合RoHS亚光锡无铅电镀标准?表面贴装型额定功率介

12、于400W至5,000W之间?轴向引线型额定功率介于400W至30,000W（30kW）之间?提供6kA和10kA的高电流保护与其他二极管技术的对比传统二极管，整流器适用于控制咼电流；从直流转换成交电源控制流。常见于TO-220等大型封装中。齐纳二极管电源控制适用于调节电源供应中的直流电压。常见于中型及大型封装（轴向和TO-220）。硅雪崩二极管（SAD），瞬态电压抑制器（TVS）适合保护易接触雷击浪涌或因电气电路的机械开关导致的瞬态电压等咼能现象的电过压保护路（EFT）。常见于中型封装（轴向和DO-214）二极管阵列过压保护二极管阵列属于类别更广泛的硅保护阵列（SPA），旨在提供ESD保护。

13、常见于小型表面贴装（SOIC-8、SOT-23禾口SC-70等）肖特基二极管电源控制适用于开关模式电源的高频（HF）整流。变容二极管射频调谐米用了结电容特性优势的唯一已知的二极管应用。工作特性的对比传统二极管，整流很高交流至直流转换器800-1500V齐纳二极管高达100V中到高调节直流电源硅雪崩二极管高达600V中雷击浪涌和瞬态电压保（SAD）护二极管阵列高达50V低（50pF）高频数据电路的ESD保护装置结构的对比:肖特基二极管是通过将金属焊至半导体结上而形成。从电气角度而言，该二极管是通过多数载流子进行导电，在漏电流和正向偏压（VF）较低时能够快速响应。肖特基二极管广泛应用于高频电路。齐纳二极管由重掺P-N半导体结制成。有两种物理效应可称之为齐纳态（齐纳效应和雪崩效应）。当P-N结上施加了很低的反向电压时，在量子效应下，P-N结将开始导电，这种现象称之为齐纳效应。当PN结上施加的反向电压大于5.5伏时将发生雪崩效应。发生雪崩效应时，所产生的电子空穴对将碰撞格栅。基于齐纳效应的齐纳二极管广泛用作电子电路中的基准电压源。瞬态抑制二级管由特制的P-N半导体结组成，可提供浪涌保护。PN结通常覆膜，以防在非导电状态下过早出现电压弧闪。